永富直流線(xiàn)路故障重啟功能分析

林曙光 王成姣 羅愛(ài)江

摘要：在高壓直流輸電系統(tǒng)中，直流線(xiàn)路發(fā)生瞬時(shí)故障的概率較高，如果故障清除，則要求直流系統(tǒng)能重啟動(dòng)并輸送功率，為此，對(duì)高壓直流線(xiàn)路功能及重啟過(guò)程進(jìn)行闡述，介紹永富直流線(xiàn)路故障重啟的設(shè)置及動(dòng)作后果。結(jié)合永富直流運(yùn)維經(jīng)驗(yàn)，實(shí)際分析永富直流線(xiàn)路故障情況。對(duì)運(yùn)維換流站的工作具有一定的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：直流線(xiàn)路故障重啟;故障;重啟;移相

前言

永富直流是國(guó)家能源局納入南方電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃的重大電力輸送工程項(xiàng)目，是金沙江觀(guān)音巖電站電力送出的主要通道，送電線(xiàn)路起點(diǎn)為楚雄州永仁縣，落點(diǎn)在文山州富寧縣，線(xiàn)路全長(zhǎng)574千米，是全國(guó)唯一一個(gè)送電端和受電端同時(shí)在一個(gè)省內(nèi)建設(shè)的高壓直流輸電項(xiàng)目。

直流線(xiàn)路保護(hù)配置中，直流線(xiàn)路行波保護(hù)（WFPDL）、直流線(xiàn)路電壓突變量保護(hù)（27du/dt）、直流線(xiàn)路縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)（87DCLL）正常動(dòng)作出口均是直流線(xiàn)路故障重啟。但保護(hù)任務(wù)有所區(qū)別，直流線(xiàn)路行波保護(hù)（WFPDL）、直流線(xiàn)路電壓突變量保護(hù)（27du/dt）保護(hù)任務(wù)均是檢測(cè)整流站和逆變站對(duì)應(yīng)極平波電抗器之間的直流線(xiàn)路故障。但直流線(xiàn)路縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)（87DCLL）的保護(hù)任務(wù)是檢測(cè)直流線(xiàn)路高阻接地故障。

本文詳細(xì)介紹了直流線(xiàn)路重啟功能的基本原理，以及分析永富直流故障重啟設(shè)置差別及動(dòng)作后果，并對(duì)直流線(xiàn)路故障重啟時(shí)的波形進(jìn)行分析。

一、直流線(xiàn)路重啟基本原理

直流線(xiàn)路中大多數(shù)的故障都是瞬時(shí)故障，與交流系統(tǒng)類(lèi)似，直流架空線(xiàn)路的短路故障大多數(shù)是瞬時(shí)性的。在交流瞬時(shí)性故障多數(shù)由雷電引起的絕緣子表面閃絡(luò)、線(xiàn)路對(duì)樹(shù)枝放電、大風(fēng)引起的碰線(xiàn)、鳥(niǎo)害和樹(shù)枝等物掉落在導(dǎo)線(xiàn)上以及絕緣子表面污染等原因引起，這些故障在線(xiàn)路保護(hù)動(dòng)作斷開(kāi)斷路器后，待故障點(diǎn)去游離，電弧熄滅，絕緣強(qiáng)度恢復(fù)后故障消除，線(xiàn)路重合閘動(dòng)作成功斷路器合上后即可恢復(fù)線(xiàn)路送電。

與交流系統(tǒng)線(xiàn)路故障不同的是，直流線(xiàn)路故障時(shí)沒(méi)有自然的電流過(guò)零點(diǎn)，直流電流無(wú)法自行消除，而且直流斷路器切斷直流電流的能力十分有限，不可能通過(guò)直流斷路器來(lái)切除故障。因此必須借助直流控制系統(tǒng)的功能來(lái)解決此問(wèn)題。通過(guò)一定的操作順序?qū)⒅绷骶€(xiàn)路上積累的能力釋放掉，使故障點(diǎn)的直流電流下降至0，并經(jīng)過(guò)去游離過(guò)程是絕緣恢復(fù)后使直流重新投入運(yùn)行，這一過(guò)程在直流控制保護(hù)系統(tǒng)中稱(chēng)為直流線(xiàn)路重啟。

直流線(xiàn)路故障重啟大致分為兩個(gè)過(guò)程，第一階段為移相過(guò)程，第二階段為重啟過(guò)程。總體作用類(lèi)似于交流系統(tǒng)中的跳閘重合這一過(guò)程。以永富直流為例加以說(shuō)明。當(dāng)直流線(xiàn)路發(fā)生瞬時(shí)性故障時(shí)，直流保護(hù)檢測(cè)到故障，就會(huì)將故障信號(hào)發(fā)送到極控系統(tǒng)。極控系統(tǒng)接收到故障信號(hào)之后，設(shè)置輸入到 VDCL（低壓限流功能）的主要功能是在交直流系統(tǒng)故障時(shí)，隨著直流電壓的降低，控制系統(tǒng)減小直流電流;故障恢復(fù)之后，隨著直流電壓的升高，極控系統(tǒng)逐漸的恢復(fù)直流電流。） 的直流電壓為零。就會(huì)立即將整流器觸發(fā)器進(jìn)行強(qiáng)制移相，極控系統(tǒng)將觸發(fā)角移相到 120 度，等待直流電流變?yōu)?。當(dāng)直流電流降低到0時(shí)將角度設(shè)定到限制值，這個(gè)過(guò)程雖然類(lèi)似于移相閉鎖，但控制系統(tǒng)觸發(fā)脈沖一直使能，所以極解鎖信號(hào)一直存在。直流電流變?yōu)?之后，經(jīng)過(guò)預(yù)設(shè)的去游離時(shí)間之后，整流器將移相信號(hào)清除并快速將觸發(fā)角前移。并設(shè)置直流運(yùn)行電壓（標(biāo)幺值1或標(biāo)幺值0.8或標(biāo)幺值0.7）（基準(zhǔn)電壓為500kV），直流系統(tǒng)按設(shè)置的電壓等級(jí)自動(dòng)重啟，直到直流電壓和直流電流上升到預(yù)期值。這里預(yù)設(shè)為降壓重啟的目的是為了保障故障點(diǎn)的絕緣及時(shí)恢復(fù)，提高直流線(xiàn)路重啟動(dòng)的成功率。如果重啟以后直流線(xiàn)路故障消失，則系統(tǒng)繼續(xù)運(yùn)行;如果重啟動(dòng)未成功，則會(huì)根據(jù)設(shè)置的重啟動(dòng)次數(shù)，延長(zhǎng)去游離時(shí)間，再一次進(jìn)行重啟動(dòng)。直到到達(dá)設(shè)置的最大重啟次數(shù)，若仍然重啟失敗，控制系統(tǒng)將啟動(dòng)閉鎖順序，閉鎖相應(yīng)極，將直流系統(tǒng)停運(yùn)。

二、永富直流直流線(xiàn)路重啟動(dòng)功能設(shè)置與分析

正確的直流線(xiàn)路故障重啟功能可以保證直流系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，避免因永久性故障反復(fù)進(jìn)行直流線(xiàn)路故障重啟對(duì)直流設(shè)備造成沖擊，損害。當(dāng)直流線(xiàn)路發(fā)生故障時(shí)，在幾十ms之內(nèi)健全極可自動(dòng)過(guò)負(fù)荷減少直流功率的損失。同時(shí)，控制系統(tǒng)會(huì)盡可能快得使直流線(xiàn)路去游離，等故障清除后重啟故障極，在幾百ms內(nèi)恢復(fù)正常運(yùn)行。永富直流直流線(xiàn)路重啟動(dòng)功能設(shè)置情況為：極1、極2均啟動(dòng)直流線(xiàn)路重啟動(dòng)功能，恢復(fù)次數(shù)設(shè)置為1次，重啟電壓為 400kV，去游離時(shí)間為400ms。

運(yùn)行人員可以在后臺(tái)工作站設(shè)置直流線(xiàn)路故障重啟次數(shù)和每次重啟的放電時(shí)間（即去游離時(shí)間）。圖2-1中運(yùn)行人員可以選擇 0至5 次重啟次數(shù)，如果選擇了 0 次則意味著退出直流線(xiàn)路故障重啟功能。放電時(shí)間可以在 100ms 到 500ms 之間選擇，放電時(shí)間要求 5 個(gè)時(shí)間按由小到大順序排列。此外運(yùn)行人員也可以設(shè)置每次重啟時(shí)的電壓等級(jí)，如果故障前的電壓參考值大于這個(gè)設(shè)置值，則系統(tǒng)重啟后的電壓參考值會(huì)被設(shè)置為運(yùn)行人員設(shè)置的值。圖1-2中的設(shè)定為直流線(xiàn)路故障重啟一次，重啟直流電壓±400kV，放電時(shí)間為400ms。

三、結(jié)束語(yǔ)

本文結(jié)合了永富直流工程運(yùn)行實(shí)際情況，針對(duì)直流線(xiàn)路重啟動(dòng)功能的基本原理和重啟動(dòng)作過(guò)程進(jìn)行實(shí)際分析，得出如下結(jié)論;

1、結(jié)合故障錄波圖波形曲線(xiàn)分析了直流特征量的變化情況，對(duì)直流故障重啟動(dòng)全過(guò)程的兩個(gè)階段進(jìn)行詳細(xì)的闡述和分析。

2、結(jié)合實(shí)際功能設(shè)置圖，對(duì)永富直流工程的直流線(xiàn)路重啟動(dòng)功能的實(shí)際設(shè)定進(jìn)行分析對(duì)比，目前直流線(xiàn)路重啟動(dòng)功能在實(shí)際的運(yùn)用中運(yùn)行良好，遇到線(xiàn)路故障時(shí)能夠準(zhǔn)確動(dòng)作，并迅速恢復(fù)直流線(xiàn)路運(yùn)行。

希望能由此幫助到在換流站工作的運(yùn)維人員或希望到換流站工作的人員了解直流線(xiàn)路故障重啟功能在換流站中的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

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